Quando a espaçonave OSIRIS-REx da NASA descer em direção à superfície de Bennu em 20 de outubro, será a primeira vez que uma missão liderada pelos EUA tentará coletar uma amostra de material puro de um asteróide. Bennu é provavelmente uma acumulação extraterrestre das sobras originais da formação de nosso sistema solar.

A missão liderada pela Universidade do Arizona para amostrar um asteróide a muitos milhões de quilômetros da Terra é tudo menos um passeio na praia. De fato, Bennu "não é nem de longe a praia de areia que esperávamos e esperávamos, "disse Thomas Zurbuchen, administrador associado do Science Mission Directorate da NASA, durante um evento de mídia em 24 de setembro. Assim que a espaçonave se aproximou e começou a enviar de volta as primeiras imagens detalhadas da superfície de Bennu, surpreendeu a equipe da missão e o público ao revelar uma superfície rochosa repleta de pedras do tamanho de uma casa.

Desde sua chegada em 3 de dezembro, 2018, a espaçonave OSIRIS-REx passou seu tempo voando ao redor do asteróide durante a varredura, fotografando, medindo e estudando o escuro, pilha de entulho rochoso abaixo - de longe no início, então de perto. Usando seu instrumento altímetro a laser, ou OLA, combinado com os dados de imagens tiradas com o instrumento PolyCam da espaçonave, a missão produziu mapas com detalhes sem precedentes, melhores do que os de qualquer corpo planetário visitado por espaçonaves. O principal site de amostra da missão, que fica dentro de uma cratera chamada Nightingale, foi selecionado com base nesses mapas.

"Selecionamos Nightingale porque, de longe, ele tem o material mais refinado de todos os quatro candidatos a sites de amostra, "disse Dante Lauretta, o principal investigador da missão e professor do Laboratório UArizona Lunar e Planetário, durante o evento de imprensa. "Passamos o início de 2020 fazendo passagens de reconhecimento de baixa altitude sobre este local, em última análise, a imagem é de cerca de um oitavo de polegada por pixel. Basicamente, temos imagens incrivelmente detalhadas cobrindo toda a cratera, e contamos todas aquelas pedras. "

Pouco antes das 11 horas, horário do Arizona, em 20 de outubro, os propulsores da espaçonave irão disparar e empurrar suavemente o OSIRIS-REx para fora de sua órbita ao redor de Bennu e direcioná-lo para baixo em direção à superfície áspera. Essa queima porá em movimento uma sequência de eventos que foi planejada meticulosamente pela equipe da missão.

O que acontece se tudo correr conforme o planejado? E se isso não acontecer?

Assim que a espaçonave iniciar a descida para o seu alvo, dependerá do que a equipe da missão chama de "mapa de perigo" - uma representação detalhada das áreas dentro do local da amostra que podem representar um risco para a espaçonave devido à presença de grandes rochas ou terreno irregular.

Antes de tocar a superfície, a espaçonave irá comparar as imagens de uma de suas câmeras com o mapa de perigo armazenado na memória da espaçonave. Se o caminho de descida resultasse no toque da espaçonave em um local potencialmente inseguro, o sistema acionaria automaticamente a espaçonave para recuar, um cenário com probabilidade inferior a 6% com base em simulações.

Se tudo correr bem, a espaçonave estenderá seu mecanismo de aquisição de amostra Touch-and-Go, ou TAGSAM, que está suspenso na ponta de um braço de 3 metros de comprimento. Uma reminiscência de um filtro de ar usado em um carro antigo, é projetado para coletar material de granulação fina, mas é capaz de ingerir material até cerca de três quartos de polegada.

A amostra será coletada durante uma manobra "touch-and-go", ou TAG, durante o qual a cabeça de amostragem fará contato com a superfície de Bennu por cerca de 10 segundos. Quando a espaçonave detecta contato, ele vai disparar uma das três garrafas de nitrogênio, e muito parecido com um aspirador de pó reverso, agitar o material da superfície - chamado regolito - dentro da cabeça do amostrador, antes que a espaçonave recue.

Como backup, o cabeçote de amostragem apresenta uma série de pequenos discos projetados para coletar poeira como almofadas pegajosas, no caso de algo dar errado com o processo de amostragem movido a gás.

A equipe examinará as filmagens feitas pela câmera de amostragem da espaçonave, ou SamCam, da cabeça de amostragem ao entrar em contato com a superfície. SamCam é uma das três câmeras a bordo da espaçonave construída no UArizona.

"Seremos capazes de dizer se estivéssemos inclinados, se o gás estourou para o lado, se o material foi suficientemente agitado, "Lauretta disse." Nós também teremos uma indicação muito boa da localização exata em Nightingale onde fizemos contato e podemos comparar isso com nosso mapa de amostragem, para avaliar se pousamos em uma área onde há material amostrável abundante ou um dos locais mais rochosos. "

SamCam também será capaz de tirar imagens da cabeça de amostragem depois que a espaçonave partiu da cratera Nightingale e está a uma distância segura do asteróide. Como o cabeçote de amostragem é montado em uma junta de pulso, a equipe será capaz de examiná-lo em orientações diferentes em relação ao sol e à câmera de amostragem. A equipe também verá qualquer poeira ou material em qualquer outra área do TAGSAM, no braço ou no cobertor sobre as garrafas de gás, Lauretta explicou.

"Isso nos dirá se movemos material suficiente quando fizemos o contato, e talvez, apenas talvez, poderemos ver algumas das partículas no interior do TAGSAM, se as partículas estão no local certo dentro da cabeça e se obtivermos as condições de iluminação corretas. "

Depois de TAG, a equipe então passará uma semana avaliando quanta amostra foi coletada. Ele usará vários métodos para estimar a quantidade de amostra, começando com a imagem da cabeça de coleta de amostra para inspeção visual. A equipe também fará checagens da espaçonave e dos instrumentos para verificar se não resultou em degradação para nenhum dos dois.

Uma pirueta no espaço

Próximo, a espaçonave está preparada para realizar uma manobra destinada a dar aos cientistas no solo uma estimativa de quanta amostra foi coletada. Com o braço de amostragem estendido, ele girará lentamente em torno de um eixo perpendicular ao TAGSAM para medir a mudança na massa atribuível à amostra coletada em comparação com uma medição anterior feita com a cabeça de amostragem vazia.

Devido à incerteza na técnica, o resultado da medição precisa exceder a massa de amostra necessária para ter alta confiança de que uma amostra adequada está presente.

"Procuraremos 90% de chance de termos 60 gramas reais ou mais, "Lauretta disse." Qualquer coisa abaixo disso, teremos conversas com a NASA para avaliar o status da espaçonave, sua capacidade de entrar para um segundo TAG, e decidir se queremos voltar com o que temos ou ir para uma segunda tentativa de TAG. "

A espaçonave pode fazer várias tentativas de amostragem, uma vez que está equipado com três garrafas de gás nitrogênio. Por exemplo, se pousasse em um local seguro, mas não trouxesse uma boa amostra, a equipe desenvolveu medidas de contingência para garantir que a missão ainda cumpra seu objetivo científico primário:coletar pelo menos 60 gramas (pouco menos de 2 onças) de material de superfície e devolvê-lo à Terra.

"Caso a decisão seja tomada, precisamos entrar novamente, temos que colocar a espaçonave de volta em órbita e conduzir uma série de queimadas para alinhar sua posição em órbita para a próxima tentativa de marcação, "disse Mike Moreau, vice-gerente de projeto do Goddard Space Flight Center da NASA em Maryland.

Embora Nightingale tenha sido identificado como o melhor lugar para obter uma amostra de toda Bennu, ainda apresenta muitos desafios, Lauretta disse.

"De longe, o resultado mais provável que teremos em 20 de outubro é que entraremos em contato com a superfície e sairemos com uma grande amostra que excede nossos requisitos. Mas Bennu já nos lançou uma série de bolas curvas, É por isso que estamos totalmente preparados para marcar no Osprey (o site de backup) se for necessário, " ele disse.

Assim que for tomada a decisão de guardar a amostra, a equipe continuará a colocar a cabeça dentro da cápsula de retorno da amostra e selá-la para retornar à Terra em 2023. E quando esse momento chegar, as chances são de que trará de volta ainda mais do que o mínimo de 60 gramas, como o TAGSAM foi projetado para capturar pelo menos 150 gramas, e em condições ideais até 4 libras - o suficiente para manter gerações de pesquisadores ocupados em laboratórios na Terra.